水平牽引滑移法安裝300t 升船機(jī)鋼梁技術(shù)分析.doc

-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-1#支墩9#支墩7#支墩3#支墩5#支墩2#鋼梁（145T）1#鋼梁（131T）3#鋼梁（51T）4#鋼梁（125T）水平牽引滑移法安裝300t升船機(jī)鋼梁技術(shù)分析楊聯(lián)東，張文華，張德華（中國水利水電第三工程局有限公司，湖北丹江口442701）摘要：在施工環(huán)境復(fù)雜和起重設(shè)備受到限制的情況下，如何進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)件的高空安裝，工程通過多種方案的優(yōu)化比較，采用節(jié)間高強(qiáng)螺栓連接后整體水平牽引滑移的方法，成功地完成了300t垂直升船鋼梁高空安裝施工，優(yōu)化的施工方案通過專用鋼支墩拼裝平臺、鏈輪等設(shè)備的設(shè)計(jì)，解決了鋼梁現(xiàn)場拼裝焊接、水平牽引滑移等施工的關(guān)鍵技術(shù)難題，取得了技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量、安全的綜合最優(yōu)的效益。關(guān)鍵詞：升船機(jī)鋼梁；方案優(yōu)化；高強(qiáng)螺栓連接；水平牽引；滑移；連接計(jì)算丹江口大壩加高工程為南水北調(diào)中線水源工程，大壩在原壩高程EL162.00m的基礎(chǔ)上加高14.6m，由于工程的特殊性，面臨許多前所未有的難題，原150t升船機(jī)的拆除，以及新的300t升船機(jī)安裝，均為工程難點(diǎn)之一，其中安裝工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)為8根軌道鋼梁的安裝，工程面臨大型起吊設(shè)備受限、施工面狹窄、與土建交叉作業(yè)等難題，為此，在軌道鋼梁安裝施工方案的制定和選擇上，進(jìn)行多思路及多方面優(yōu)化，最后采用鋼梁節(jié)間高強(qiáng)螺栓連接后整體水平牽引滑移的方法，成功地解決了施工難題，為類似安裝施工提供了可靠的第一手資料，也為類似高空鋼結(jié)構(gòu)安裝施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。1工程概況：300t級垂直升船機(jī)位于丹江口大壩的3號左、3號右壩段，垂直升船機(jī)安裝難點(diǎn)主要是行走鋼梁的安裝，鋼梁總計(jì)8根，左右對稱各4根，鋼梁由上游依次布置為：1號鋼梁（131t）、2號鋼梁(145t)、3號鋼梁（51t）、4號鋼梁（125t），總重約1000t。單根鋼梁最大截面為37.5m4.9m1.7m，鋼梁上下翼緣板厚32mm，腹板厚22mm，鋼梁全部架空布置在鋼梁支墩上。上游端的1號鋼梁重心距壩面中心28m，下游端的4號鋼梁重心距壩面中心60m，且距中間渠道地面高度約為71m。施工面臨大型起吊設(shè)備無法利用、現(xiàn)場施工面狹小、高空及超高空作業(yè)面多等不利因素，常規(guī)安裝方法無法完成此項(xiàng)任務(wù)，施工面臨很大挑戰(zhàn)。詳見鋼梁分布示意圖（圖1）。圖1鋼梁分布示意圖Fig.1Thesteelbeamdistributesketchmap2方案優(yōu)選：前期有3種可供選擇的安裝方案，分別是變輻式桅桿起重機(jī)安裝法、在支墩上安裝臨時懸臂吊施工法、架橋機(jī)施工法，但是這3種方案均存在以下不足。吊裝設(shè)備安裝影響土建施工；吊裝設(shè)備拆除安裝時間長，施工工期長；支墩尺寸小，吊裝受到很大制約；需要制作安裝吊裝設(shè)備，安全隱患大、施工成本高，變輻式桅桿起重機(jī)需投入150萬元，架橋機(jī)租用也超過100萬元,且存在許多技術(shù)難題。-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-為了尋求技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的施工方案，思維方法上沖出直接吊裝禁錮，開拓安裝方法新思路，通過總結(jié)上述幾種方案的不足，從技術(shù)入手，設(shè)計(jì)了鋼梁節(jié)間高強(qiáng)螺栓連接、整體水平牽引滑移的施工新方案，該施工法已經(jīng)于2006年150t鋼梁拆除得到實(shí)踐檢驗(yàn)，獲得了第一手資料，經(jīng)過詳細(xì)受力計(jì)算、可行性分析，通過300t級垂直升船機(jī)設(shè)備采購第一次、第二次設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會上又對方案進(jìn)行了細(xì)化，改進(jìn)、完善后，并順利地通過了專家審核，此方案得到了一致的認(rèn)可和批準(zhǔn)。3水平牽引滑移方案將廠內(nèi)分3節(jié)制作的4號鋼梁在工地拼裝鋼平臺上架空組裝，單根鋼梁檢驗(yàn)合格后，用布置在下游支墩的卷揚(yáng)機(jī)牽引向下游滑移到合適位置，吊裝3號鋼梁（整體到貨），與4號鋼梁用高強(qiáng)螺栓連接，整體向下游水平滑移，到合適位置后，將2號鋼梁（共3節(jié)）下游一節(jié)（作為配重），然后與3號、4號鋼梁連接成整體，繼續(xù)向下游滑移，到位后2號鋼梁分解，3號、4號鋼梁在4號、6號支墩上向右面水平滑移，給后續(xù)施工讓出空間，然后將2號鋼梁組裝完成，檢驗(yàn)合格后向下游滑移，組裝1號鋼梁（共3節(jié)），合格后與2號鋼梁連接成整體，用布置在上游支墩的卷揚(yáng)機(jī)牽引向上游水平滑移，到位后安裝1號鋼梁、2號鋼梁，接著將3號、4號鋼梁沿支墩向左面水平滑移復(fù)位，分解3號鋼梁并頂升高2.4m，澆筑3號鋼梁底部混凝土支墩，最后將3號鋼梁降落到位。安裝調(diào)整所有鋼梁支座，拆除拼裝用鋼支墩安裝到左側(cè)，進(jìn)行左面一組鋼梁安裝，施工順序相同。4現(xiàn)場吊裝場地布置及吊裝方案12300t級垂直升船機(jī)軌道梁吊裝手段為壩面土建MQ600施工門機(jī)、70t汽車吊、25t汽車吊、臨時租用160t汽車吊。施工道路由右岸水源路經(jīng)右聯(lián)壩段進(jìn)入安裝現(xiàn)場，安裝場地在3號左、3號右壩段。4.1軌道梁二次倒運(yùn)及現(xiàn)場翻身由于前期分節(jié)制造的軌道梁存放在右岸金結(jié)拼裝場內(nèi)，安裝時需要將鋼梁二次倒運(yùn)到施工現(xiàn)場進(jìn)行翻身、吊裝。鋼梁在拼裝場內(nèi)由70t汽車吊負(fù)責(zé)裝車，由60t平板拖車運(yùn)輸?shù)桨惭b位置，為了安全考慮，運(yùn)輸時鋼梁采用臥倒平裝，到現(xiàn)場進(jìn)行翻身立吊，現(xiàn)場拼裝鋼平臺底部高度為5.8m，間距12m,鋼梁運(yùn)輸寬約5m、高度約4.5m可以通過，鋼梁翻身位置在9號、10號支墩之間的壩面，采用160t汽車吊。4.2軌道梁現(xiàn)場吊裝施工鋼梁起吊單件最重為51t，尺寸為17.5m3m1.7m和12.8m4.9m1.7m兩種規(guī)格，翻身后的單件鋼梁利用160t汽車吊移到合適位置，沿上下游方向擺放，緊貼壩面鋼支墩，現(xiàn)場拼裝鋼平臺高約8m，鋼梁吊裝用160t汽車吊在工作半徑8m，主臂長21.28m時可滿足吊裝要求。5安裝施工關(guān)鍵技術(shù)根據(jù)施工技術(shù)方案分析，水平牽引滑移施工主要存在以下關(guān)鍵技術(shù)：現(xiàn)場拼裝焊接技術(shù)；水平牽引滑移時鏈輪的選擇和布置；防傾翻及糾偏裝置的布置；牽引機(jī)構(gòu)的布置；鋼梁的頂升及降落工藝；4號鋼梁左右水平滑移措施；鋼梁節(jié)間連接；懸挑實(shí)驗(yàn)。5.1現(xiàn)場拼裝焊接施工技術(shù)5.1.1拼裝平臺的設(shè)計(jì)34現(xiàn)場拼裝平臺的設(shè)計(jì)需要遵循以下原則：具備足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性；方便現(xiàn)場吊裝施工，便于拆裝（需考慮尺寸、重量等因數(shù)）；充分考慮現(xiàn)場拼裝及焊接需要（便于布置鏈輪、支撐、千斤頂?shù)龋槐M量不阻礙壩面交通，減小對土建施工的影響。根據(jù)以上原則設(shè)計(jì)了壩面鋼支墩拼裝平臺（見圖2）。平臺上部由兩根箱型梁組成，底部一端支撐在7號、8號混凝土支墩上的預(yù)埋型鋼上，另一端支撐在壩面的型鋼立柱上，為了壩面交通暢通，鋼平臺底部高度5.8m，兩立柱間距12m，滿足鋼梁運(yùn)輸及壩面交通要求，為增加平臺的穩(wěn)定性，在上游側(cè)與9號、10號支墩用型鋼加固，平臺立柱中間部位設(shè)有防傾翻支架。拼裝及焊接工裝設(shè)計(jì)包括焊接腹板焊縫工裝、焊接底部焊縫工裝、焊接人員工作通道、安全欄桿等。-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-厚30mm鋼板工字鋼2520工字鋼柱腳埋件支撐立柱結(jié)構(gòu)拼裝鋼梁鏈輪及其支撐件鋼梁AABB支撐立柱防傾翻支架拼裝鋼梁支墩支撐型鋼加固型鋼柱腳埋件2圖拼裝平臺立面布置Fig.2PuttogethertopackterracetosignnoodlestoarrangediagramA-A剖面B-B剖面5.1.2拼裝工藝將單節(jié)鋼梁吊裝到平臺后，底部支墊鏈輪，利用卷揚(yáng)將鋼梁水平牽引滑移到平臺下游面，然后吊裝第二節(jié)，再滑移到下游合適位置，與第一節(jié)進(jìn)行初步定位調(diào)整、加固，最后將第三節(jié)鋼梁吊裝到位，與第二節(jié)進(jìn)初步定位調(diào)整、加固，全部調(diào)整后，按廠內(nèi)定位塊進(jìn)行精調(diào)，保證整根鋼梁的相關(guān)尺寸、撓度滿足圖紙要求，進(jìn)行必要的加固，拼裝基本完成。5.1.3焊接控制5工地焊接施工最重要的是過程控制，實(shí)時進(jìn)行焊接監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)焊接質(zhì)量以及鋼梁相關(guān)尺寸變化，以便采取相應(yīng)措施。質(zhì)量保證措施：嚴(yán)格進(jìn)行單根梁廠內(nèi)試拼裝，作好出廠驗(yàn)收工作，了解鋼梁制造情況；現(xiàn)場安裝前對相關(guān)人員仔細(xì)進(jìn)行技術(shù)交底工作；單根梁拼裝時，現(xiàn)場嚴(yán)格按定位板和定位銷調(diào)整；鋼梁組裝時的焊接質(zhì)量控制及焊接變形監(jiān)控是整個鋼梁安裝的重點(diǎn)，施焊前編制合理的焊接工藝順序，選用合適的焊接材料，并進(jìn)行焊接工藝評定，通過實(shí)驗(yàn)確定工藝參數(shù)；焊接過程中及時進(jìn)行監(jiān)控和測量，必要時調(diào)整焊接工藝，保證變形在合理范圍內(nèi)；對于一類、二類焊縫嚴(yán)格按規(guī)范進(jìn)行檢查和驗(yàn)收；對于發(fā)現(xiàn)的內(nèi)部缺陷,編制合理的返修工藝,采用碳弧氣刨進(jìn)行刨削，清除缺陷,同一部位返修次數(shù)：16MnR鋼不超過兩次。-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-B332301230ABAABB焊接熱鉚1、底座板側(cè)板6、滾輪7、輪軸123、鏈板2、側(cè)板心板4、心板2508505085532052301201605、12平墊7003030305?65?13?12A焊接尺寸控制主要是鋼梁整體長度、直線度及預(yù)拱度控制，由于鋼梁廠內(nèi)制作拼裝時預(yù)拱度已經(jīng)提前預(yù)留，現(xiàn)場焊接在此基礎(chǔ)上每道焊縫預(yù)留3mm收縮變形量，每根梁預(yù)留6mm收縮變形量，鋼梁焊接完成后最終完全達(dá)到了設(shè)計(jì)尺寸和預(yù)拱度要求，具體監(jiān)控措施：架設(shè)水準(zhǔn)儀，監(jiān)測鋼梁預(yù)拱度變化；架設(shè)經(jīng)緯儀，監(jiān)測鋼梁直線度變化；用皮尺測量鋼梁總長度尺寸變化；在鋼梁腹板兩側(cè)懸掛鋼絲線，監(jiān)測鋼梁高度方向的直線度。在每到工序完成后，或焊接完成一道焊縫后，進(jìn)行以上各項(xiàng)檢測。由于工藝措施得當(dāng)，施工中控制嚴(yán)格，8根鋼梁現(xiàn)場焊接完成后，均一次性驗(yàn)收合格,其主要尺寸及性能指標(biāo)全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求。5.2鏈輪的選擇和布置6鋼梁水平滑移時鏈輪是主要支撐件，根據(jù)鋼梁拆除時的經(jīng)驗(yàn)，鏈輪進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)和選擇，鋼梁懸挑時的受力最大，選擇并排布置4個鏈輪，其余工作狀態(tài)選擇兩組鏈輪，鏈輪分兩種規(guī)格，考慮到鏈輪重量以及施工情況，在受力較大或重要部位采用大鏈輪，其余工作狀態(tài)可采用小鏈輪，大鏈輪尺寸見圖3。鏈輪在各支墩的位置根據(jù)現(xiàn)場滑移進(jìn)行布置，并在施工中及時調(diào)整，滿足安全滑移的需要。全部鏈輪布置高差2mm,中心偏差3mm，并要求與鋼梁腹板中心偏差不大于5mm。圖3支撐鏈輪結(jié)構(gòu)Fig.3Propupachainroundknotcomposition5.3防傾翻及糾偏裝置的布置5.3.1防傾翻裝置的布置鋼梁在水平滑移、頂升等工序作業(yè)時，為保證鋼梁安全，需要有防傾翻裝置，防傾翻裝置設(shè)計(jì)要遵循以下原則：具有一定的強(qiáng)度和剛度；現(xiàn)場安裝方便，不得阻礙鋼梁滑移位置；在鋼梁滑移時的關(guān)鍵部位布設(shè)；鋼梁頂升與降落的輔助支撐。根據(jù)上面原則，在每個混凝土支墩上提前預(yù)埋鐵板凳，用型鋼焊接成三角架，支架高度3m，約為梁高的2/3，每個支墩上下游對稱布設(shè)兩件，位置基本布設(shè)在鋼梁的兩端。實(shí)際上鋼梁為箱形結(jié)構(gòu)，本身具有一定的穩(wěn)定性，發(fā)生可以傾翻的可能性不大，根據(jù)鋼梁拆除時的經(jīng)驗(yàn)，型鋼下部的限位足以保證鋼梁的安全，當(dāng)雨天或遇大風(fēng)時，可用型鋼和纜風(fēng)繩將鋼梁與混凝土支墩以及鋼支墩臨時固定牢靠。5.3.2糾偏裝置的布置防止鋼梁滑